【精品】材料分析测试方法复习题.doc

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1、材料分析测试方法复习题第一部分简答题：1.X射线产生的基本条件答：①产生自山电子；②使电子做定向高速运动；③在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。2.连续X射线产生实质答：假设管电流为10mA,则每秒到达阳极靶上的电子数可达6.25x10(16)个,如此之多的电子到达靶上的时间和条件不会相同，并且绝大多数达到靶上的电子要经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，同时产生一系列能量为hv(i)的光子序列，这样就形成了连续X射线。3.特征X射线产生的物理机制答：原子系统中的电子遵从刨利不相容原理不连续的分布在K、L

2、、M、N等不同能级的壳层上，而且按能量最低原理从里到外逐层填充。当外來的高速度的粒子动能足够大时，可以将壳层中某个电子击出去，于是在原来的位置出现空位，原子系统的能最升高,处于激发态,这吋原子系统就要向低能态转化，即向低能级上的空位跃迁,在跃迁吋会有一能量产生，这一能量以光子的形式辐射出来，即特征X射线。4.短波限、吸收限答：短波限：X射线管不同管电压下的连续谱存在的一个最短波长值。吸收限：把一•特定壳层的电子击岀所需要的入射光瑕长波长°5.X射线相干散射与非相干散射现象答：相干散射：当X射线与原子中束缚较紧

3、的内层电子相撞吋，电子振动时向四周发射电磁波的散射过程。非相干散射：当X射线光子与束缚不大的外层电子或价电子或金属晶体中的自山电子相撞时的散射过程。6.光电子、荧光X射线以及俄歇电子的含义答：光电子：光电效应中山光子激发所产生的电子(或入射光量子与物质原子中电子相互碰撞时被激发的电子)。荧光X射线：山X射线激发所产生的特征X射线。俄歇电子：原子外层电子跃迁填补内层空位后释放能量并产生新的空位，这些能量被包括空位层在内的临近原子或较外层电子吸收，受激发逸出原子的电子叫做俄歇电子°7.X射线吸收规律.线吸收系数答

4、：X射线吸收规律：强度为I的特征X射线在均匀物质内部通过吋，强度的衰减与在物质内通过的距离X成比例,即-dl/l=udxo线吸收系数：即为上式中的u,指在X射线传播方向上，单-位长度上的X射线强弱衰减程度。1.晶面及晶面间距答:晶而：在空间点阵中可以作出相互平行且间距相等的一组平而，使所有的节点均位于这组平而上，各平而的节点分布情况完全相同，这样的节点平而成为晶而。晶而间距：两个相邻的平行晶而的垂直距离。2.反射级数与干涉指数答：布拉格方程2d'Sin0=nA表示而间距为d'的(hkl)晶而上产生了r】级衍射

5、，"就是反射级数干涉指数：当把布拉格方程写成：d12Sind=An吋，这是而间距为1/n的实际上存在或不存在的假想晶而的一级反射，若把这个晶而叫作干涉而，其间的指数就叫作干涉指数3.衍射矢量与倒易矢量答：衍射矢量：当束X射线被晶而P反射吋，假定N为晶而P的法线方向，入射线方向用单位矢量S0表示，衍射线方向用单-位矢量S表示，则S-S0为衍射矢量。倒易矢量：从倒易点阵原点向任一倒易阵点所连接的矢量叫倒易矢量，表示为：r*=Ha*+Kb*+Lc*11•结构因子的定义答：定量表征原子排布以及原子种类对衍射魏期临血祁

6、轴参数，即晶体结构对衍射强度的影响因子12.原子散射因子随衍射角的变化规律答：随sin0/X值减小，f增大,sin8=0时,f=Z论述题：一、推导劳埃方程和布拉格方程解：1。推导劳埃方程：假定①满足干涉条件②X-tay单色口平行如图：以do为入射角，a为衍射角，相邻原子波程差为a(cosa-cosa0)Jft:生相长干涉的条件是波程差为波长的整数倍，即：a(cosa-cosa0)=hX式中：h为整数，X为波长。一般地说，晶体中原子是在三维空间上排列的，所以为了产生衍射，必须同时满足：a(coscosa0)=h

7、Xb(cosp-cosp0)=kXc(cosy-cosyo)=IX此三式即为劳埃方程。2.推导布拉格方程式：假定①X-ray单色II平行②晶体无限大且平整(无缺陷)如右图：光程差为2dsin0,要岀现衍射条纹，则有：cl12——Sind=An2dsin6=n入(n=l，2…)此式即为布拉格方程。二、以体心立方(001)衍射为例，利用心阵点存在规律推导体心和面心晶体的衍射消光规律三、证明厄瓦尔德球图解法等价于布拉格方程证明：根据倒易矢量的定义o*G=g,于是我们得到k‘-k=g上式与布拉格定律完全等价。山0向O

8、*G作垂线，垂足为D,因为g平行于(hkl)晶而的法向Nhiu，所以od就是止空间中(hki)晶而的方位，若它与入射束方向的夹角为e,则有即g/2=ksin0山于g=l/dk二1/入故有2dsi=同吋，山图可知，十与k的夹角(即衍射束与透射束的夹角)等于是29,这与布拉格定律的结果也是一致的。四、阐明消光现象的物理本质，并利用结构因子推导出体心和面心晶体的衍射消光规解：参考P36-P42山系统消光的